Control design for robotic manipulator systems subject to saturating actuators

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2019
Autor(a) principal: Saraiva, Eduardo Scheffer
Orientador(a): Não Informado pela instituição
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Dissertação
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: eng
Instituição de defesa: Pontifícia Universidade Católica do Rio Grande do Sul
Escola Politécnica
Brasil
PUCRS
Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica
Programa de Pós-Graduação: Não Informado pela instituição
Departamento: Não Informado pela instituição
País: Não Informado pela instituição
Palavras-chave em Português:
Quaternions
Differential Algebraic Representation
Linear Matrix Inequalities
Input Saturation
Robotic Manipulator
Newton-Euler Algorithm
Quatérnions
Representação Diferencial-Algébrica
Desigualdade Matriciais Lineares
Saturação de Entrada
Manipuladores Robóticos
Algoritmo Newton-Euler
ENGENHARIAS
Link de acesso: http://tede2.pucrs.br/tede2/handle/tede/9046
Resumo: This Dissertation proposes a systematic control design procedure for planar robotic manipulator systems via semidefinite programming. The fundamental idea is to represent the body orientation in terms of quaternions and to express the system equations of motion in the differentialalgebraic representation. This approach allows us to synthesize a state feedback controller by a convex optimization problem subject to Linear Matrix Inequalities, in order to ensure the closed-loop asymptotic and exponential stability. This method is able to provide rigorous theoretical guarantees considering the nonlinear dynamics involved in a robotic manipulator system, without resorting to any kind of linearization or approximation. Furthermore, the proposed framework, which is based on linear matrix inequalities, is highly versatile for extensions. To demonstrate this point, this Dissertation also addresses the control input saturation in the control design. Numerical examples of the nonlinear 2-link robotic manipulator with and without input saturation are provided to illustrate our proposed method.
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description This Dissertation proposes a systematic control design procedure for planar robotic manipulator systems via semidefinite programming. The fundamental idea is to represent the body orientation in terms of quaternions and to express the system equations of motion in the differentialalgebraic representation. This approach allows us to synthesize a state feedback controller by a convex optimization problem subject to Linear Matrix Inequalities, in order to ensure the closed-loop asymptotic and exponential stability. This method is able to provide rigorous theoretical guarantees considering the nonlinear dynamics involved in a robotic manipulator system, without resorting to any kind of linearization or approximation. Furthermore, the proposed framework, which is based on linear matrix inequalities, is highly versatile for extensions. To demonstrate this point, this Dissertation also addresses the control input saturation in the control design. Numerical examples of the nonlinear 2-link robotic manipulator with and without input saturation are provided to illustrate our proposed method.
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